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光学和科学大纲

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

光学和科学大纲之间的区别

光学 vs. 科学大纲

光學(Optics),是物理學的分支,主要是研究光的現象、性質與應用,包括光與物質之間的相互作用、光學儀器的製作。光學通常研究紅外線、紫外線及可見光的物理行為。因為光是電磁波,其它形式的電磁輻射,例如X射線、微波、電磁輻射及無線電波等等也具有類似光的特性。英文術語「optics」源自古希臘字「ὀπτική」,意為名詞「看見」、「視見」。 大多數常見的光學現象都可以用古典電动力學理論來說明。但是,通常這全套理論很難實際應用,必需先假定簡單模型。幾何光學的模型最為容易使用。它試圖將光當作射線(光線),能夠直線移動,並且在遇到不同介質時會改變方向;它能夠解釋像直線傳播、反射、折射等等很多光線現象。物理光學的模型比較精密,它把光當作是傳播於介質的波動(光波)。除了反射、折射以外,它還能夠以波性質來解釋向前傳播、干涉、偏振等等光學現象。幾何光學不能解釋這些比較複雜的光學現象。在歷史上,光的射線模形首先被發展完善,然後才是光的波動模形. 以下大綱是科學的主題概述: 科学(Science,Επιστήμη)是通過經驗實證的方法,對現象(原來指自然現象,現泛指包括社會現象等現象)進行歸因的学科。科学活动所得的知识是条件明确的(不能模棱两可或随意解读)、能经得起检验的,而且不能与任何适用范围内的已知事实产生矛盾。科学原仅指对自然现象之规律的探索与总结,但人文学科也被越来越多地冠以“科学”之名。 人们习惯根据研究对象的不同把科学划分为不同的类别,传统的自然科学主要有生物學、物理學、化學、地球科學和天文學。逻辑学和数学的地位比较特殊,它们是其它一切科学的论证基础和工具。 科学在认识自然的不同层面上设法解决各种具体的问题,强调预测结果的具体性和可证伪性,这有别于空泛的哲学。科学也不等同于寻求绝对无误的真理,而是在现有基础上,摸索式地不断接近真理。故科学的发展史就是一部人类对自然界的认识偏差的纠正史。因此“科学”本身要求对理论要保持一定的怀疑性,因此它绝不是“正确”的同义词。.

之间光学和科学大纲相似

光学和科学大纲有(在联盟百科)24共同点: 偏振干涉信息论光子光導纖維光電工程紫外线红外线电磁学电磁波無線電波物理学物理光學相位衍射量子力学電磁輻射電磁波X射线模式识别振幅感光耦合元件

偏振

偏振(polarization)指的是横波能夠朝著不同方向振盪的性質。例如電磁波、引力波都會展示出偏振現象。纵波则不會展示出偏振現象,例如傳播於氣體或液體的聲波,其只會朝著傳播方向振盪。如右圖所示,緊拉的細線可以展示出線偏振現象與圓偏振現象。 電磁波的電場與磁場彼此相互垂直。按照常規,電磁波的偏振方向指的是電場的偏振方向。在自由空間裏,電磁波是以橫波方式傳播,即電場與磁場又都垂直於電磁波的傳播方向。理論而言,只要垂直於傳播方向的方向,振盪的電場可以呈任意方向。假若電場的振盪只朝著單獨一個方向,則稱此為「線偏振」或「平面偏振」;假若電場的振盪方向是以電磁波的波頻率進行旋轉動作,並且電場向量的矢端隨著時間流意勾繪出圓型,則稱此為「圓偏振」;假若勾繪出橢圓型,則稱此為「橢圓偏振」;對於這兩個案例,又可按照在任意位置朝著源頭望去,電場隨時間流易而旋轉的順時針方向、逆時針方向,將圓偏振細分為「右旋圓偏振」、「左旋圓偏振」,將橢圓偏振細分為「右旋橢圓偏振」、「左旋橢圓偏振」;這性質稱為手徵性。 光波是一種電磁波。很多常見的光學物質都具有各向同性,例如玻璃。這些物質會維持波的偏振態不變,不會因偏振態的不同而展現出不同的物理行為。可是,有些重要的雙折射物質或光學活性物質具有各向異性。因此,偏振方向的不同,波的傳播狀況也不同,或者,波的偏振方向會被改變。起偏器是一種光學濾波器,只能讓朝著某特定方向偏振的光波通過,因此,可以將非偏振光變為偏振光。 在涉及到橫波傳播的科學領域,例如光學、地震學、無線電學、微波學等等,偏振是很重要的參數。激光、光纖通信、無線通信、雷達等等應用科技,都需要完善處理偏振問題。 極化的英文原文也是「polarization」,在英文文獻裏,偏振與極化兩個術語通用,都是使用同一個詞彙來表達,只有在中文文獻裏,才有不同的用法。一般來說,偏振指的是任何波動朝著某特定方向振盪的性質,而極化指的是各個帶電粒子因正負電荷在空間裡分離而產生的現象。.

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干涉

干涉可以指:.

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信息论

信息论(information theory)是应用数学、電機工程學和计算机科学的一个分支,涉及信息的量化、存储和通信等。信息论是由克劳德·香农发展,用来找出信号处理与通信操作的基本限制,如数据压缩、可靠的存储和数据传输等。自创立以来,它已拓展应用到许多其他领域,包括统计推断、自然语言处理、密码学、神经生物学、进化论和分子编码的功能、生态学的模式选择、热物理、量子计算、语言学、剽窃检测、模式识别、异常检测和其他形式的数据分析。 熵是信息的一个关键度量,通常用一条消息中需要存储或传输一个的平均比特数来表示。熵衡量了预测随机变量的值时涉及到的不确定度的量。例如,指定擲硬幣的结果(两个等可能的结果)比指定掷骰子的结果(六个等可能的结果)所提供的信息量更少(熵更少)。 信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑,给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。这两个方面又由信道编码定理、信源-信道隔离定理相互联系。 信息论的基本内容的应用包括无损数据压缩(如ZIP文件)、有损数据压缩(如MP3和JPEG)、信道编码(如DSL))。这个领域处在数学、统计学、计算机科学、物理学、神经科学和電機工程學的交叉点上。信息论对航海家深空探测任务的成败、光盘的发明、手机的可行性、互联网的发展、语言学和人类感知的研究、对黑洞的了解,以及许多其他领域都影响深远。信息论的重要子领域有信源编码、信道编码、算法复杂性理论、算法信息论、資訊理論安全性和信息度量等。.

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光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波(可見光),視知覺就是對於可見光的知覺。可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜,一般是定義為波長介於400至700奈(纳)米(nm)之間的電磁波,也就是波長比紫外線長,比紅外線短的電磁波。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同,較窄的有介於420至680nm,較寬的有介於380至800nm。 而有些非可見光也可以被稱為光,如紫外光、紅外光、x光。 光既是一种高频的电磁波,又是一種由称為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性,或者说光具有“波粒二象性”。.

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光子

| mean_lifetime.

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光導纖維

光導纖維(Optical fiber),簡稱光纖,是一種由玻璃或塑料製成的纖維,利用光在這些纖維中以全反射原理傳輸的光傳導工具。微細的光纖封裝在塑料護套中,使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常光纖的一端的發射裝置使用發光二極體或一束激光將光脈衝傳送至光纖中,光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈衝。包含光纖的线缆称为光缆。由於信息在光導纖維的傳輸損失比電在電線傳導的損耗低得多,更因為主要生產原料是硅,蘊藏量極大,較易開採,所以價格很便宜,促使光纖被用作長距離的信息傳遞媒介。隨著光纖的價格進一步降低,光纖也被用於醫療和娛樂的用途。 光纖主要分為兩類,與。前者的折射率是漸變的,而後者的折射率是突變的。另外還分為單模光纖及多模光纖。近年來,又有新的光子晶體光纖問世。 光导纤维是双重构造,核心部分是高折射率玻璃,表层部分是低折射率的玻璃或塑料,光在核心部分傳輸,并在表层交界处不断进行全反射,沿“之”字形向前傳輸。这种纤维比头发稍粗,这样细的纤维要有折射率截然不同的双重结构分布,是一个非常惊人的技术。各国科学家经过多年努力,创造了内附着法、MCVD法、VAD法等等,制成了超高纯石英玻璃,特制成的光导纤维傳輸光的效率有了非常明显的提高。现在较好的光导纤维,其光傳輸損失每公里只有零点二分贝;也就是说传播一公里后只損4.5%。.

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光電工程

光電工程學(Optoelectronics),又稱光電子學,指的是與光、電同時相關的科學,將光轉換為電的科學。 光電子學是以光的量子力學(quantum photonics)為基礎,應用於半導體材料上,有時也表現在電場上。 例如: 光電效應可應用於:.

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紫外线

紫外線(Ultraviolet,簡稱為UV),為波長在10nm至400nm之間的電磁波,波長比可見光短,但比X射線長。太陽光中含有部分的紫外線,電弧、水銀燈、黑光燈也會發出紫外線。雖然紫外線不屬於游離輻射但紫外線仍會引發化學反應與使一些物質發出螢光。 而小于200纳米的紫外線輻射會被空氣強烈的吸收,因此稱之為真空紫外線The ozone layer protects humans from this.

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红外线

红外线(Infrared,简称IR)是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,其波長在760奈米(nm)至1毫米(mm)之間,是波長比紅光長的非可見光,對應頻率約是在430 THz到300 GHz的範圍內。室溫下物體所發出的熱輻射多都在此波段。 红外线是在1800年由天文學家威廉·赫歇爾發現,他發現有一種頻率低于紅色光的輻射,雖然用肉眼看不見,但仍能使被照射物體表面的溫度上昇。太陽的能量中約有超過一半的能量是以红外线的方式進入地球,地球吸收及發射紅外線輻射的平衡對其氣候有關鍵性的影響。 當分子改變其旋轉或振動的運動方式時,就會吸收或發射紅外線。由紅外線的能量可以找出分子的振動模態及其偶極矩的變化,因此在研究分子對稱性及其能態時,紅外線是理想的頻率範圍。紅外線光譜學研究在紅外線範圍內的光子吸收及發射。 红外线可用在軍事、工業、科學及醫學的應用中。紅外線夜視裝置利用即時的近紅外線影像,可以在不被查覺的情形下在夜間觀察人或是動物。紅外線天文學利用有感測器的望遠鏡穿透太空的星塵(例如分子雲),檢測像是行星等星體,以及檢測早期宇宙留下的紅移星體。紅外線熱顯像相機可以檢測隔絕系統的熱損失,觀查皮膚中血液流動的變化,以及電子設備的過熱。红外线穿透云雾的能力比可见光强,像紅外線導引常用在飛彈的導航、熱成像儀及夜視鏡可以用在不同的應用上、红外天文学及遠紅外線天文學可在天文學中應用红外线的技術。.

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电磁学

电磁学(英語:electromagnetism)是研究电磁力(電荷粒子之间的一种物理性相互作用) 的物理学的一个分支。电磁力通常表现为电磁场,如電場、磁場和光。电磁力是自然界中四种基本相互作用之一。其它三种基本相互作用是强相互作用、弱相互作用、引力。 電學與磁學領域密切相關。電磁學可以廣義地包含電學和磁學,但狹義來說是探討電與磁彼此之間相互關係的一門學科。 英文单词electromagnetism是两个希腊语词汇ἢλεκτρον(ēlektron,“琥珀”)和μαγνήτης(magnetic源自"magnítis líthos"(μαγνήτης λίθος),意思是“镁石”,一种铁矿)的合成词。研究电磁现象的科学是用电磁力定义的,有时称作洛伦兹力,是既含有電也含有磁的现象。 电磁力在决定日常生活中大多数物体的内部性质中发挥着主要作用。常见物体的电磁力表现在物体中单个分子之间的分子间作用力的结果中。电子被电磁波力学束缚在原子核周围形成原子,而原子是分子的构成单位。相邻原子的电子之间的相互作用产生化學过程,是由电子间的电磁力与动量之间的相互作用决定的。 电磁场有很多种数学描述。在经典电磁学中,电场用欧姆定律中的電勢与电流描述,磁場与电磁感应和磁化强度相关,而馬克士威方程組描述了由电场和磁场自身以及电荷和电流引起的电场和磁场的产生和交替。 电磁学理论意义,特别是基于“媒介”中的传播的性质(磁导率和电容率)确立的光速,推动了1905年阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论的发展。 虽然电磁力被认为是四大基本作用力之一,在高能量中弱力和电磁力是统一的。在宇宙的历史中的夸克時期,电弱力分割成电磁力和弱力。.

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电磁波

#重定向 电磁辐射.

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無線電波

#重定向 无线电波.

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物理学

物理學(希臘文Φύσις,自然)是研究物質、能量的本質與性質,以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素,所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學,物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式(假說)稱為「物理理論」,經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律,直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。 物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇,直到十七世紀至十九世紀期間,才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。 通過創建新理論與發展新科技,物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如,由於電磁學的快速發展,電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现,人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟,核能發電已不再是藍圖構想,但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。.

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物理光學

#重定向 物理光学.

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相位

位(phase),是描述訊號波形變化的度量,通常以度(角度)作為單位,也稱作相角或相。當訊號波形以週期的方式變化,波形循環一周即為360º。常應用在科學領域,如數學、物理學、電學等。.

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衍射

--(diffraction),又稱--,是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。 在古典物理学中,波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后會发生不同程度的弯散传播。假設將一个障碍物置放在光源和观察屏之间,則會有光亮区域與陰暗区域出現於观察屏,而且這些区域的边界並不銳利,是一种明暗相间的复杂图样。這现象称为衍射,當波在其传播路径上遇到障碍物时,都有可能發生这种现象。除此之外,当光波穿过折射率不均匀的介质时,或当声波穿过声阻抗不均匀的介质时,也会发生类似的效应。在一定条件下,不仅水波、光波能够产生肉眼可见的衍射现象,其他类型的电磁波(例如X射线和无线电波等)也能够发生衍射。由於原子尺度的實際物體具有類似波的性質,它們也會表现出衍射现象,可以通过量子力学进行研究其性质。 在適當情况下,任何波都具有衍射的固有性质。然而,不同情况中波发生衍射的程度有所不同。如果障碍物具有多个密集分布的孔隙,就会造成较为复杂的衍射强度分布图样。这是因為波的不同部分以不同的路径传播到观察者的位置,发生波叠加而形成的現象。 衍射的形式論还可以用來描述有限波(量度為有限尺寸的波)在自由空间的传播情况。例如,激光束的發散性質、雷达天线的波束形状以及超声波传感器的视野范围都可以利用衍射方程来加以分析。.

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量子力学

量子力学(quantum mechanics)是物理學的分支,主要描写微观的事物,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学,如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科,都是以其为基础。 19世紀末,人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统,於是經由物理學家的努力,在20世紀初創立量子力学,解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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電磁輻射

#重定向 电磁辐射.

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電磁波

#重定向 电磁辐射.

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X射线

--(X-ray),又被称为爱克斯射线、艾克斯射线、伦琴射线或--,是一种波长范围在0.01纳米到10纳米之间(对应频率范围30 PHz到30EHz)的电磁辐射形式。X射线最初用于医学成像诊断和X射线结晶学。X射线也是游離輻射等这一类对人体有危害的射线。 X射線波長範圍在較短處與伽馬射線較長處重疊。.

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模式识别

模式识别(Pattern recognition),就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。我们把环境与客体统称为“模式”。随着计算机技术的发展,人类有可能研究复杂的信息处理过程。信息处理过程的一个重要形式是生命体对环境及客体的识别。对人类来说,特别重要的是对光学信息(通过视觉器官来获得)和声学信息(通过听觉器官来获得)的识别。这是模式识别的两个重要方面。市场上可见到的代表性产品有光学字符识别、语音识别系统。 计算机识别的显著特点是速度快、准确性高、效率高,在将来完全可以取代人工录入。 识别过程与人类的学习过程相似。以光學字元識別之“汉字识别”为例:首先将汉字图像进行处理,抽取主要表达特征并将特征与汉字的代码存在计算机中。就像老师教我们「这个字叫什么、如何写」记在大脑中。这一过程叫做“训练”。识别过程就是将输入的汉字图像经处理后与计算机中的所有字进行比较,找出最相近的字就是识别结果。这一过程叫做“匹配”。.

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波或波动是扰动或物理信息在空间上传播的一种物理現象,扰动的形式任意,傳遞路徑上的其他介質也作同一形式振動。波的传播速度总是有限的。除了电磁波、引力波(又稱「重力波」)能够在真空中传播外,大部分波如机械波只能在介质中传播。波速與介質的彈性與慣性有關,但與波源的性質無關。.

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振幅

振幅是在波动或振动中距离平衡位置或静止位置的最大位移。符号A,单位米。振幅屬於標量,振幅永为非負值(≥0)。 在下图中,位移“y”表示波的振幅。 系統振動中最大動態位移,稱為振幅。 概念辨析(振幅≠幅度):.

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感光耦合元件

电荷耦合器件(Charge-coupled Device,縮寫:CCD),是一種集成電路,上有許多排列整齊的電容,能感應光線,並將影像轉變成數字信号。經由外部電路的控制,每個小電容能將其所帶的電荷轉給它相鄰的電容。CCD廣泛應用在數位攝影、天文學,尤其是光學遙測技術(photometry)、光學與頻譜望遠鏡,和高速攝影技術如幸運成像。.

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上面的列表回答下列问题

光学和科学大纲之间的比较

光学有122个关系,而科学大纲有948个。由于它们的共同之处24,杰卡德指数为2.24% = 24 / (122 + 948)。

参考

本文介绍光学和科学大纲之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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